(57)【要約】【課題】  一対の投受光素子で所定の広さの検知エリアにおける物体の侵入を検知できるようにする。【解決手段】  投受光ユニット２は、一対の投光素子４と受光素子５を備える。また、光を反射して光路を折り返す変換ミラー部６を複数備える。対向ユニット３は投受光ユニット２と対向して配置され、投光素子４、各変換ミラー部６および受光素子５と対向する位置にそれぞれ変換ミラー部１３を備える。投光素子４から出射した投光ビームは、変換ミラー部６と変換ミラー部１３によって投受光ユニット２と対向ユニット３の間を複数回往復し、受光素子５へ入射する。投受光ユニット２と対向ユニット３の間に物体が侵入すると、投光素子４から受光素子５への光路が遮られ、受光素子５へ投光ビームは入射しない。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の投光手段および受光手段を有するとともに、光を反射して光路を折り返す複数の光路変換手段を有する投受光ユニットと、
前記投受光ユニットの前記投光手段、前記各光路変換手段および前記受光手段に合わせて配置され、光を反射して光路を折り返す複数の光路変換手段を有する対向ユニットと
を備えたことを特徴とする侵入検知装置。
【請求項２】
前記各光路変換手段への外光の入射および各光路変換手段で反射した外光の出射を遮蔽する遮蔽手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の侵入検知装置。
【請求項３】
前記各光路変換手段は、入射した投光ビームを所定の間隔を開けた平行光として折り返す
ことを特徴とする請求項１記載の侵入検知装置。
【請求項４】
前記各光路変換手段で折り返す投光ビームの間隔に応じて、検知対象の物体の大きさが設定される
ことを特徴とする請求項１記載の侵入検知装置。
【請求項５】
前記各光路変換手段で折り返す投光ビームの間隔と、前記光路変換手段の数に応じて、物体の検知エリアの大きさが設定される
ことを特徴とする請求項１記載の侵入検知装置。
【請求項６】
前記投受光ユニットと前記対向ユニットは対向配置され、前記投受光ユニットと前記対向ユニットとの間に検知エリアが形成される
ことを特徴とする請求項１記載の侵入検知装置。
【請求項７】
前記投受光ユニットと前記対向ユニットの間に中間反射ユニットを備え、前記投受光ユニットと前記中間反射ユニットとの間および前記中間反射ユニットと前記対向ユニットとの間にそれぞれ検知エリアが形成される
ことを特徴とする請求項１記載の侵入検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の広さの検知エリアにおける物体の侵入を検知する侵入検知装置に関する。詳しくは、投光手段から出射した投光ビームを光路変換手段で光路を折り返しながら受光手段へ入射させることで、１つの投光手段から出射される投光ビームによって所定の広さの検知エリアを形成できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
所定の広さの検知エリアにおける物体の侵入を検知する侵入検知装置は、工作機械等の設置エリアとの境界に設置され、設置エリアへの作業者の立ち入りを検知する安全装置として用いられている。
【０００３】
従来の侵入検知装置は、複数の投光素子を直線状に配置した投光ユニットと、同数の受光素子を直線状に配置した受光ユニットを対向配置した構成で、投光ユニットと受光ユニットとの間が検知エリアとなる。
【０００４】
すなわち、投光ユニットと受光ユニットの間に物体が侵入すると、いずれかの受光素子への光路が遮蔽されることになり、各受光素子の出力を監視することで、物体の侵入を検知できる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１０６４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の侵入検知装置では、必要とされる投光素子と受光素子が、検知エリアの大小、侵入検知対象の物体の大きさによって変化し、通常、多数の投受光素子が必要となる。これにより、コストが増大する。また、素子数が多いため、消費電力が大きい。さらに、各投受光素子間の光軸合わせが光軸の数だけ必要となり、製造コストが増大する。
【０００７】
また、投光ユニットと受光ユニットの双方に電気部品が備えられるので、投光ユニットと受光ユニットの双方に給電および配線が必要であり、投光ユニットおよび受光ユニットともに配線の引き回しを考慮した設置スペースが必要である。そして、配線引き回し作業が生じる。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、一対の投受光素子で所定の広さの検知エリアにおける物体の侵入を検知できるようにした侵入検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するため、本発明に係る侵入検知装置は、一対の投光手段および受光手段を有するとともに、光を反射して光路を折り返す複数の光路変換手段を有する投受光ユニットと、投受光ユニットの投光手段、各光路変換手段および受光手段に合わせて配置され、光を反射して光路を折り返す複数の光路変換手段を有する対向ユニットとを備えたものである。
【００１０】
本発明に係る侵入検知装置によると、投受光ユニットの投光手段から出射した投光ビームは、対向ユニットの光路変換手段と投受光ユニットの光路変換手段によって、投受光ユニットと対向ユニットの間を光軸をずらしながら複数回往復し、投受光ユニットの受光手段に入射する。
【００１１】
投受光ユニットと対向ユニットの間に物体が侵入すると、投光手段から受光手段への光路が遮られ、投光手段から出射した投光ビームが受光手段へ入射せず、受光手段の出力が変化する。これにより、投受光ユニットと対向ユニットの間に、１つの投光手段から出射した投光ビームによって所定の広さの検知エリアを形成して、物体の侵入を検知することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る侵入検知装置では、所定の広さの検知エリアにおける物体の侵入を、一対の投光手段と受光手段によって検知できる。これにより、大幅な部品点数の削減およびコストの削減が可能で、装置の小型軽量化が可能である。また、消費電力の大幅削減が可能である。
【００１３】
さらに、一対の投光手段と受光手段の間で光軸合わせを行えばよく、組立調整作業が容易となる。また、対向ユニットは電気部品を持たないので、配線が不要であり、設置作業が容易で、設置スペースの制約も少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の侵入検知装置の実施の形態について説明する。図１は本実施の形態の侵入検知装置の構成例を示し、図１（ａ）は上面から見た断面図、図１（ｂ）は正面から見た断面図である。また、図２は本実施の形態の侵入検知装置の構成例を示す斜視図である。
【００１５】
本実施の形態の侵入検知装置１は、投受光ユニット２と対向ユニット３を備える。まず、投受光ユニット２の構成について説明すると、投受光ユニット２は投光素子４と受光素子５と変換ミラー部６を備える。投光素子４は投光手段の一例で、フォトダイオードやレンズ、ハウジング等から構成される。受光素子５は受光手段の一例で、フォトディテクタやハウジング等から構成される。変換ミラー部６は光路変換手段の一例で、ミラー面６ａ，６ｂから構成される。
【００１６】
変換ミラー部６はミラープレート７に形成される。ミラープレート７は複数の溝部７ａが所定の間隔を開けて形成される。溝部７ａは断面形状が略Ｖ字状で、溝部７ａの対向する一方の面にミラー面６ａが形成され、他方の面にミラー面６ｂが形成される。これにより、ミラープレート７には複数の変換ミラー部６が形成される。
【００１７】
ミラープレート７は下端側に投光素子取付孔７ｂを備え、この投光素子取付孔７ｂに投光素子４が取り付けられる。投光素子４は、ミラープレート７の変換ミラー部６を設けた面に投光素子取付孔７ｂによって形成される開口から光を出射する。
【００１８】
また、ミラープレート７は上端側に受光素子取付孔７ｃを備え、この受光素子取付孔７ｃに受光素子５が取り付けられる。受光素子５は、ミラープレート７の変換ミラー部６を設けた面に受光素子取付孔７ｃによって形成される開口へ入射した光を受光する。
【００１９】
ミラープレート７はユニットケース８に収納される。ユニットケース８は例えばミラープレート７に沿って延在する筒状の部材の上下端をキャップで塞いだ形状である。ユニットケース８は複数の監視孔８ａを備える。監視孔８ａは、投光素子４から出射した投光ビームの光軸の位置と、各変換ミラー部６へ入射および各変換ミラー部６から出射した投光ビームの光軸の位置と、受光素子５へ入射する投光ビームの光軸の位置にそれぞれ備えられ、各監視孔８ａは等間隔で一列に並んで配置される。
【００２０】
ユニットケース８の監視孔８ａの周囲の部分は遮蔽部８ｂを構成する。遮蔽部８ｂは遮蔽手段の一例で、ユニットケース８内への外光の入射および入射した外光の外部への出射を防ぐ。
【００２１】
投受光ユニット２は、投光素子４への給電および受光素子５からの信号を出力するためコード９を備える。コード９は投受光ユニット用入出力コードホルダ１０によりユニットケース８に支持される。
【００２２】
投受光ユニット２は、投光素子４および受光素子５を制御する図示しないコントローラを備え、投光素子４および受光素子５と配線１１で接続される。投受光ユニット２の状態は後述する表示部に表示される。
【００２３】
図３は本実施の形態の侵入検知装置の表示部の構成例を示す要部正面図である。投受光ユニット２の表示部１２は、例えば電源表示灯１２ａと監視信号灯１２ｂと検知信号灯１２ｃを備え、受光素子５への入射の有無等をランプの点灯や点滅等で表示する。
【００２４】
次に、図１および図２を用いて対向ユニット３の構成について説明する。対向ユニット３は変換ミラー部１３を備える。変換ミラー部１３は光路変換手段の一例で、ミラー面１３ａ，１３ｂから構成される。
【００２５】
変換ミラー部１３はミラープレート１４に形成される。ミラープレート１４は複数の溝部１４ａが所定の間隔を開けて形成される。溝部１４ａは断面形状が略Ｖ字状で、溝部１４ａの対向する一方の面にミラー面１３ａが形成され、他方の面にミラー面１３ｂが形成される。これにより、ミラープレート１４には複数の変換ミラー部１３が形成される。
【００２６】
ミラープレート１４はユニットケース１５に収納される。ユニットケース１５は投受光ユニット２のユニットケース８と同様に例えばミラープレート１４に沿って延在する筒状の部材の上下端をキャップで塞いだ形状である。ユニットケース１５は複数の監視孔１５ａを備える。監視孔１５ａは、各変換ミラー部１３へ入射および各変換ミラー部１３から出射した投光ビームの光軸の位置にそれぞれ備えられ、各監視孔１５ａは、投受光ユニット２の各監視孔８ａと同じ等間隔で一列に並んで配置される。
【００２７】
ユニットケース１５の監視孔１５ａの周囲の部分は遮蔽部１５ｂを構成する。遮蔽部１５ｂは遮蔽手段の一例で、ユニットケース１５内への外光の入射および入射した外光の外部への出射を防ぐ。
【００２８】
対向ユニット３には投受光素子等の電気部品は備えられず、内部に配線を持たない。また、コード類は接続されない。
【００２９】
次に投受光ユニット２と対向ユニット３の配置例について説明する。投受光ユニット２と対向ユニット３は、投受光ユニット２の監視孔８ａと対向ユニット３の監視孔１５ａを対向させ、かつ各監視孔８ａと各監視孔１５ａを、図１（ａ）に示すように光軸に対して左右方向の位置を一致させるとともに、図１（ｂ）に示すように上下方向の位置を一致させて配置される。
【００３０】
投受光ユニット２は一方の固定用支柱１６ａに取り付けられ、対向ユニット３は他方の固定用支柱１６ｂに取り付けられる。取付構成の一例としては、ミラープレート７に取付ネジ１７が挿入されるユニット取付孔７ｄが備えられ、投受光ユニット２が取付ネジ１７で一方の固定用支柱１６ａに固定される。同様に、ミラープレート１４に取付ネジ１７が挿入されるユニット取付孔１４ｂが備えられ、対向ユニット３が取付ネジ１７で他方の固定用支柱１６ｂに固定される。
【００３１】
図４はミラープレートの構成例を示し、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）はＡ−Ａ矢視図であり、次に、各ミラープレート７，１４の形状および両者の位置関係について説明する。図２等に示すように、投受光ユニット２と対向ユニット３を対向して配置し、投受光ユニット２と対向ユニット３の間に検知エリアＥを構成するため、図４に示すように投光素子４から出射した投光ビームをミラープレート７とミラープレート１４によって光路変換しながら伝搬して、受光素子５へ入射させる。そして、光軸間のピッチが所定の寸法Ｐとなるように複数本の投光ビームを生成するため、ミラープレート７に複数の変換ミラー部６を備えるとともに、ミラープレート１４に複数の変換ミラー部１３を備える。
【００３２】
すなわち、ミラープレート７は、所定数の変換ミラー部６が所定のピッチ２Ｐで繰り返し配置され、図４（ｂ）に示すように、ミラー面６ａとミラー面６ｂが一列に並べて配置される。同様に、ミラープレート１４は、所定数の変換ミラー部１３が所定のピッチ２Ｐで繰り返し配置され、ミラー面１３ａとミラー面１３ｂが一列に並べて配置される。
【００３３】
投受光ユニット２と対向ユニット３を対向配置したとき、投光素子４がミラープレート１４の最下端の変換ミラー部１３のミラー面１３ａと対向し、受光素子５がミラープレート１４の最上端の変換ミラー部１３のミラー面１３ｂと対向するように、ミラープレート７とミラープレート１４は構成される。
【００３４】
また、ミラープレート７とミラープレート１４は、ミラープレート７の各変換ミラー部６のミラー面６ａはミラープレート１４の各変換ミラー部１３のミラー面１３ｂと対向し、ミラー面６ｂはミラー面１３ａと対向するように構成される。
【００３５】
さらに、ミラー面６ａとミラー面６ｂは９０度の角度で対向し、同様にミラー面１３ａとミラー面１３ｂは９０度の角度で対向し、ミラー面６ａおよびミラー面１３ａに対して、４５度の角度から投光ビームが入射するように構成される。
【００３６】
以上の構成では、検知エリアの幅方向は投受光ユニット２と対向ユニット３の間の距離により設定され、高さ方向については変換ミラー部６，１３の数によって設定される。また、検知可能な物体の大きさは、変換ミラー部６，１３の形状によって決まる投光ビームのピッチＰによって設定される。
【００３７】
次に、侵入検知装置１の動作について説明する。投光素子４が駆動されて投光ビームを出射すると、図１に示すように、ユニットケース８の最下端の監視孔８ａを通り、投受光ユニット２の外部へと出射される。
【００３８】
投受光ユニット２の最下端の監視孔８ａから出射された投光ビームＢ１は、対向ユニット３のユニットケース１５の最下端の監視孔１５ａを通り、ミラープレート１４の最下端の変換ミラー部１３のミラー面１３ａに、４５度の角度で入射する。
【００３９】
変換ミラー部１３において、ミラー面１３ａとミラー面１３ｂは９０度の角度で対向しているので、ミラー面１３ａに入射した投光ビームＢ１は、ミラー面１３ａとミラー面１３ｂで反射して光路が１８０度変換され、投光素子４から出射した投光ビームＢ１に対して進行方向が逆向きの平行な投光ビームＢ２となる。投光ビームＢ１と投光ビームＢ２の間隔は、図４に示すように所定のピッチＰであり、投光ビームＢ２は対向ユニット３の下から２番目の監視孔１５ａを通り出射される。
【００４０】
対向ユニット３の下から２番目の監視孔１５ａから出射された投光ビームＢ２は、投受光ユニット２の下から２番目の監視孔８ａを通り、ミラープレート７の最下端の変換ミラー部６のミラー面６ａに、４５度の角度で入射する。
【００４１】
変換ミラー部６において、ミラー面６ａとミラー面６ｂは９０度の角度で対向しているので、ミラー面６ａに入射した投光ビームＢ２は、ミラー面６ａとミラー面６ｂで反射して光路が１８０度変換され、対向ユニット３での反射光である投光ビームＢ２に対して進行方向が逆向きの平行な投光ビームＢ３となる。投光ビームＢ２と投光ビームＢ３の間隔も所定のピッチＰであり、投光ビームＢ３は投受光ユニット２の下から３番目の監視孔８ａを通り出射される。
【００４２】
このように、投光素子４から出射された投光ビームＢは、変換ミラー部６と変換ミラー部１３で順次反射することで光路が変換されて、投受光ユニット２と対向ユニット３の間で複数本の平行な投光ビームＢ１〜Ｂｎとして往復して伝搬する。
【００４３】
そして、対向ユニット３の最上端の変換ミラー部１３で反射して最上端の監視孔１５ａから出射された投光ビームＢｎは、投受光ユニット２の最上端の監視孔８ａを通り、受光素子５に入射する。受光素子５は投光素子４からの投光ビームの入射の有無によって出力が変化する。
【００４４】
投受光ユニット２と対向ユニット３との間に形成される検知エリアに侵入者等の物体が無い場合は、上述したように、投光素子４から出射された投光ビームが受光素子５へ入射する。
【００４５】
これに対して、検知エリアに物体が侵入した場合は、投光素子４から受光素子５へ至る光路が物体によって遮蔽され、投光素子４から出射した投光ビームは受光素子５へ入射しない。これにより、受光素子５の出力が変化し、検知エリアに物体が侵入したことを検知できる。
【００４６】
図５は本実施の形態の侵入検知装置の動作例を示す要部断面図で、侵入検知装置１の周囲に外光がある場合の動作について説明する。侵入検知装置１の周囲に外光がある場合、図５に実線で示す投光素子４の投光ビームの光軸と異なる角度で監視孔８ａあるいは監視孔１５ａから入射する。図５に破線で外光の光路を示す。例えば監視孔８ａから入射した外光は、変換ミラー部６のミラー面６ａとミラー面６ｂで反射してやはり投光素子４の投光ビームの光軸と異なる角度の反射光となり、監視孔８ａの周囲の遮蔽部８ｂで遮蔽され、ユニットケース８の外部へ出射されない。よって、外光が受光素子５へ入射することは無く、外光が検知結果に影響を及ぼすことはない。
【００４７】
本実施の形態の侵入検知装置１では、投光素子４から受光素子５へ至る光路を、変換ミラー部６と変換ミラー部１３によって複数本の平行な光路として構成しているので、外光が投光素子４の投光ビームと同じ光軸とは非常になりにくい。よって、監視孔８ａ，１５ａを設けたことと合わせて、外光の影響を受けにくい構成である。
【００４８】
図６は本実施の形態の侵入検知装置の変形例を示す斜視図である。図２に示す実施の形態では、投受光ユニット２と対向ユニット３を対向させて配置し、平面状の検知エリアを形成したが、投受光ユニット２と対向ユニット３の間に中間反射ユニット１８を備えることで、例えば直交する２面を検知エリアとすることができる。
【００４９】
すなわち、投受光ユニット２と対向ユニット３は上面から見て例えば９０度の角度で対向する位置に配置する。投受光ユニット２および対向ユニット３と対向する位置には中間反射ユニット１８を配置する。中間反射ユニット１８は平板状の反射ミラー１８ａを備え、反射ミラー１８ａは、投受光ユニット２および対向ユニット３の光軸に対して本例では４５度の角度である。なお、投受光ユニット２および対向ユニット３は、図１で説明した構成と同じである。
【００５０】
以上の構成では、投受光ユニット２の投光素子４から出射した投光ビームは、中間反射ユニット１８で反射して光路が９０度変換され、対向ユニット３に入射する。投受光ユニット２と対向ユニット３の間では、図１に示すように投光ビームが複数本の平行な光路で伝搬されるとともに、各投光ビームは中間反射ユニット１８により光路が９０度変換される。これにより、中間反射ユニット１８を中心にした直交する２面が検知エリアＥ１，Ｅ２となる。
【００５１】
検知エリアＥ１と検知エリアＥ２のいずれに物体が侵入した場合でも、投光素子４から受光素子５へ至る光路が物体によって遮蔽され、投光素子４から出射した投光ビームは受光素子５へ入射しない。これにより、受光素子５の出力が変化し、検知エリアに物体が侵入したことを検知できる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、工作機械等の設置エリアへの作業者の侵入を検知する安全装置等に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施の形態の侵入検知装置の構成例を示し、図１（ａ）は上面から見た断面図、図１（ｂ）は正面から見た断面図である。
【図２】本実施の形態の侵入検知装置の構成例を示す斜視図である。
【図３】本実施の形態の侵入検知装置の表示部の構成例を示す要部正面図である。
【図４】ミラープレートの構成例を示し、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）はＡ−Ａ矢視図である。
【図５】本実施の形態の侵入検知装置の動作例を示す要部断面図である。
【図６】本実施の形態の侵入検知装置の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・侵入検知装置、２・・・投受光ユニット、３・・・対向ユニット、４・・・投光素子、５・・・受光素子、６・・・変換ミラー部、６ａ，６ｂ・・・ミラー面、７・・・ミラープレート、７ａ・・・溝部、７ｂ・・・投光素子取付孔、７ｃ・・・受光素子取付孔、７ｄ・・・ユニット取付孔、８・・・ユニットケース、８ａ・・・監視孔、８ｂ・・・遮蔽部、９・・・コード、１０・・・投受光ユニット用入出力コードホルダ、１１・・・配線、１２・・・表示部、１２ａ・・・電源表示灯、１２ｂ・・・監視信号灯、１２ｃ・・・検知信号灯、１３・・・変換ミラー部、１３ａ，１３ｂ・・・ミラー面、１４・・・ミラープレート、１４ａ・・・溝部、１４ｂ・・・ユニット取付孔、１５・・・ユニットケース、１５ａ・・・監視孔、１５ｂ・・・遮蔽部、１６ａ，１６ｂ・・・固定用支柱、１７・・・取付ネジ、１８・・・中間反射ユニット、１８ａ・・・反射ミラー
【図１】
2005157439.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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